产生可输注的三维人类神经血管芯片,以模拟大脑药物输送和免疫细胞扩散

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 药物发现 药物发现 药物发现

背景情况:

• 神经血管单元 (NVU) 对于大脑功能至关重要,它依靠3D微环境进行神经-神经和神经-血管相互作用.
• 传统的体外模型,如跨井系统,无法充分复制这种复杂的3D生理微环境.
• 现有的芯片器官 (OOC) 平台往往缺乏在NVU模型中的神经培养的完整3D配置.

研究的目的:

• 开发和验证基于微流体芯片的新型NVU模型,提供完整的3D微环境.
• 为了使神经神经和神经血管相互作用在生理学上相关的环境中进行研究.
• 建立一个可靠的药物测试平台,特别是针对大脑的治疗方法.

主要方法:

• 设计了一个微流体芯片,其中包含一个细胞外基质 (ECM) 支持透的大脑内皮血管和3D培养的神经细胞 (星细胞和神经元).
• 优化培养条件,以保持内皮管完整性和ECM凝寿命.
• 利用该模型模拟神经炎症诱导的血管干扰,并评估纳米体转细胞因子用于药物输送.

主要成果:

• 3D NVU 芯片模型成功地复制了神经-神经和神经-血管相互作用,其中星球细胞迁移和轴突向血管延伸.
• 该模型证明了内皮屏障对德克斯泄漏的完整性,但在暴露于炎症性细胞因子时显示了破坏和免疫细胞扩散.
• 视觉化了目标纳米体的 in situ 内皮细胞转化和非光线分布,在特异性评估中表现优于 transwell 模型.

结论:

• 与传统模型相比,开发的全 3D NVU-on-a-chip 模型提供了显著改善的生理相关性.
• 这个平台是一个有前途的工具,可以在健康和疾病状态下推进NVU的研究.
• 该模型作为可靠的药物测试平台,用于开发针对大脑的新疗法.